自己組織化金クラスター膜の作成と単電子トンネル障壁の最適化

銀単分散コロイドを細密充填した2次元粒子膜を作成した。単分散銀コロイドは、2層還元法を用いて作成した。すなわち、銀イオンを含んだ水溶液をクロロフォルム溶液と接する。クロロホルム中には、還元剤・水素化硼素ナトリウムと保護剤・デカンチオールが共存する。水溶液中の銀イオンを相関移動触媒が有機層に運ぶと、銀原子に還元されると共に銀原子の凝集が始まる。銀原子の凝集はコロイド粒子の大きさを決める因子である。有機層では、銀原子の還元生成・凝集と並列して、銀コロイド表面へのデカンチオールの吸着が進む。コロイド表面をデカンチオールが覆うと、凝集力を失い粒子はそれ以上成長しない。つまり、銀コロイドの大きさは還元凝集速度と、吸着速度の拮抗で定まると推定できる。生成した粒子をTEMで観察したところ、本法では10-15nm直径の粒子が生成することが判った。また、有機層に蓄積された金属粒子を炭素膜上に展開して、2次元粒子膜を作成した。この時、有機相中の塩濃度を少なくし、デバイ距離を長くする。粒子密度がある臨界濃度を超えると、静電的な斥力で粒子がお互いに避けあい、全エネルギー極小の空間規則構造を取る。これが、3次元コロイド結晶である。コロイド溶液を炭素基板上に展開し、溶媒を蒸発させると、2次元粒子膜が得られて、そこでは銀粒子が蜂の巣格子状に規則正しく列ぶ。TEMでこの構造を観測し結晶層の大きさを大きくすべく最適条件を探している。

銀単分散コロイドを細密充填した2次元粒子膜を作成した。単分散銀コロイドは、2層還元法を用いて作成した。すなわち、銀イオンを含んだ水溶液をクロロフォルム溶液と接する。クロロホルム中には、還元剤・水素化硼素ナトリウムと保護剤・デカンチオールが共存する。水溶液中の銀イオンを相関移動触媒が有機層に運ぶと、銀原子に還元されると共に銀原子の凝集が始まる。銀原子の凝集はコロイド粒子の大きさを決める因子である。有機層では、銀原子の還元生成・凝集と並列して、銀コロイド表面へのデカンチオールの吸着が進む。コロイド表面をデカンチオールが覆うと、凝集力を失い粒子はそれ以上成長しない。つまり、銀コロイドの大きさは還元凝集速度と、吸着速度の拮抗で定まると推定できる。生成した粒子をTEMで観察したところ、本法では10-15nm直径の粒子が生成することが判った。また、有機層に蓄積された金属粒子を炭素膜上に展開して、2次元粒子膜を作成した。この時、有機相中の塩濃度を少なくし、デバイ距離を長くする。粒子密度がある臨界濃度を超えると、静電的な斥力で粒子がお互いに避けあい、全エネルギー極小の空間規則構造を取る。これが、3次元コロイド結晶である。コロイド溶液を炭素基板上に展開し、溶媒を蒸発させると、2次元粒子膜が得られて、そこでは銀粒子が蜂の巣格子状に規則正しく列ぶ。TEMでこの構造を観測し結晶層の大きさを大きくすべく最適条件を探している。